블랙홀이 빛을 흡수한다고 하는데 빛이 흡수가 가능한건가요?
안녕하세요. 우주에는 블랙홀이라고 하는 게 있잖아요. 모든 것을 다 빨아들이는 것이라고 알고 있는데 블랙홀이 빛도 흡수한다고 하는데 빛을 빨아들인다는 표현이 맞는건가요? 이게 가능한건가요? 빛은 연결이 되어 있는데 이해가 안되네요.
안녕하세요. 김칠영 박사입니다.
블랙홀이 자발적으로 우주의 모든 것을 빨아들이는 것은 결단코 아닙니다. 일반적으로 블랙홀 주변 공간의 중력장이 강한 것은 사실이지만 빛도 탈출할 수 없는 블랙홀 영역, 즉 사상의 지평선으로부터 어느 정도 멀어지면 보통의 항성과 같이 그 둘레를 얼마든지 공전하면서 살아남을 수 있습니다.
빛은 질량이 없는 입자이기 때문에 블랙홀의 중력이 영향을 미칠 수는 없지만, 블랙홀 주변의 공간은 블랙홀의 중력 때문에 휘어져 있어서 마치 빛의 진행 경로가 휘어지는 것처럼 보이고, 또한 사상의 지평선 안쪽에서는 공간이 닫혀있으므로 빛도 빠져나올 수 없습니다. 이러한 경우를 빗대어 사람들은 블랙홀이 빛도 빨아들인다고 표현하지만, 빛의 경우는 블랙홀의 정면으로 향하지 않는 한, 즉 지평선 안쪽으로 떨어지지 않는 한 언제든지 탈출할 수 있습니다.
좀 어려운 이야기이지만, 빛의 속도는 어느 곳에서나 일정하기 때문에 블랙홀 주변에서도 빛은 광속으로 움직입니다. 하지만 빛도 중력장을 거슬러 오르다 보면 운동에너지(?), 즉 빛 에너지가 감소하면서 파장이 길어지는 다시 말해서 중력에 의한 적색이동 현상이 나타나게 됩니다. 이 부분에 대해 좀더 자세한 설명을 듣고 싶으면 궁금한 부분에 대해 다시 질문해주세요.
블랙홀은 결코 우주의 모든 것을 잡아 먹는 괴물이 아니고, 1994년 슈메이커 레비 혜성을 잡아먹던 목성처럼 블랙홀 주변을 아주 가까이 지나는 물체에 기조력을 작용하여 파괴하고 그 잔해를 흡수하는 것 뿐입니다. 즉 개미 지옥이 밭에 있는 모든 개미들을 잡아 먹는 것이 아니고, 개미지옥 집의 경사진 비탈 안쪽으로 들어온 개미만 잡아 먹는 것과 같습니다. 만약 블랙홀이 은하계 공간을 이곳 저곳 막 쏘다니면서 모든 별을 잡아 먹는다면 우리은하는 곧 사라지겠지만, 항성의 진화 과정 중에 만들어지는 블랙홀의 지평선 크기는 불과 수십 km 밖에 되지 않으며 은하 중심에 대하여 거의 원 궤도로 공전하기 때문에 블랙홀에 잡아먹히는 항성은 거의 없습니다.
이 질문에 답변하면 점수 2배!
1명 평가안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
블랙홀은 엄청난 질량을 가지면서 매우 작은 부피에 집중이 되어있으며 이에 따라 중력을 극도로 강력하게 끌어당기게 할수 있지요! 블랙홀의 경계부분은 사건의 지평선으로 모든것이 중력에 의해 끌려들어가게 되며 빛또한 이 중력에 의해서 끌어당겨지는것입니다! 중력은 일반상대성이론에 의해 시공간을 휘게 하는데 강력한 중력장이 시공간을 심하게 휘게 하면서 빛이 직선 경로를 따라갈수 없게 만들게 하며 사건의 지평선에 가까워지면서 궤적이 점점 더 휘어지다가 블랙홀 내부로 끌려들어가게 되어 빛이 탈출할수 없게 되는것이지요! 빛이 방출되지 않기 때문에 직접적인 관찰이 이루어질수 없게 되며 우리는 이를 간접적인 방법을 이용하여(X선의 방출이나 중력파 등을 이용) 존재의 유무를 확인하게 됩니다!